宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们在(zài)过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。什么是因果论证举例说明句子，什么是因果论证举例说明的方法但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到(dào)星系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一(yī)般(bān)会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星(xīng)系(xì)团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量结(jié)果(guǒ)出(chū)来(lái)之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是(shì)无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到(dào)不可(kě)思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这(zhè)时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动(dòng)是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的(de)。那么又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系剥(bō)离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星(xīng)系(xì)存在(zài)。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还(hái)不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了(le)外部场效应的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数(shù)百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的(de)质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让(ràng)很(hěn)多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有(yǒu)这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不(bù)是在(zài)中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对(duì)前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之(zhī)后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大(dà)约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在(zài)南(nán)半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征和(hé)第一(yī)个实验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到(dào)相同的(de)信号，就可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这(zhè)个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们(men)极有可(kě)能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会不(什么是因果论证举例说明句子，什么是因果论证举例说明的方法bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过(guò)这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存(cún)不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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